ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к герметизирующим и антикоррозионным композициям и предназначено, преимущественно, для герметизации деаэрированной горячей воды в баках аккумуляторах систем горячего водоснабжения и защиты внутренних стальных поверхностей, в частности баков и внешних поверхностей, в частности трубопроводов от коррозии.

Известны различные пленкообразующие, герметизирующие зеркало воды в резервуарах композиции на основе минеральных масел, в частности, смесь фракций нефтяного масла, замещенного имидазолина, металлсульфоната и ненасыщенной жирной кислоты [1] композиция, содержащая нафтеновое основание остаточную нефть, разбавленную легким смазочным отгоном и включающую талловое масло [2] и состав "Магнакоут", содержащий высыхающие масла (парафиновое, нефтеновое и др.), высококипящие углеродные масла, а также смесь сульфоната и карбоната кальция [3]
Основными недостатками известных композиций являются наличие токсичных компонентов в минеральных маслах, в частности нефтяных и невозможность их использования в системах горячего водоснабжения, недостаточная антикоррозионная защита открывающихся при перемене уровня воды внутренних поверхностей емкости (баков).

Известна герметизирующая композиция, включающая в себя минеральное масло, полиэтилен в качестве пленкообразующего компонента, в частности для свободных внутренних стенок, смесь калиевых и триэтаноламиновых жирных кислот талового масла и сульфонат натрия в качестве ингибитора коррозии [4] Известная композиция повышает антикоррозионную защиту, но не может использоваться в системах горячего водоснабжения из-за наличия токсичных компонентов.

Известна герметизирующая композиция АГ-4, АГ-44, предназначенная, в частности для защиты деаэрированной воды от насыщения кислородом, углекислым газом, механических загрязнений атмосферы воздуха и открывающихся при перемене уровня воды внутренних металлических поверхностей резервуаров от коррозионного разрушения, которая включает в себя высокомолекулярный раствор минерального масла в качестве герметизирующей основы, загущенный каучукоподобными полимерами (полиизобутилен) в качестве пленкообразующего компонента в антиокислитель [5]
Высокая степень очистки минерального масла обеспечивает соответствие герметизирующей композиции санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к системам горячего водоснабжения.

Недостатками известной герметизирующей композиции являются: лишь пассивное антикоррозионное действие за счет герметизации; короткий срок службы (3 4 года); невозможность утилизации и вторичного использования отработанной композиции; высокая стоимость по причине использования дорогой и дефицитной основы.

Задачей изобретения является создание герметизирующей композиции для защиты деаэрированной воды от насыщения кислородом, углекислым газом и загрязнений, а также внутренних поверхностей баков резервуаров в системах горячего водоснабжения с увеличенным сроком службы и повышенной антикоррозионной способностью, пригодной для утилизации и вторичного использования, и, позволяющей удешевление ее изготовления.

Поставленная задача решается за счет того, что при использовании общих с ближайшим аналогом признаков, в частности применения масляной составляющей в качестве герметизирующей основы и каучукообразного вещества в качестве пленкообразущего компонента, в соответствии с изобретением в качестве герметизирующей основы композиция содержит талловый пек и/или нейтрол и в качестве пленкообразующего компонента жирные кислоты таллового масла при следующем соотношении компонентов, мас.

Пек талловый и/или нейтрол 70 95
Жирные кислоты таллового масла 5 30
Преимущественный вариант исполнения изобретения предполагает включение в указанную герметизирующую композицию медных производных хлорофилла в качестве модифицирующей добавки к жирным кислотам таллового масла при следующем соотношении компонентов, мас.

Пек талловый 70 95
Жирные кислоты таллового масла 4,5 25
Медные производные хлорофилла 0,5 5,0
Оптимальный вариант исполнения изобретения предполагает содержание указанных компонентов при следующем соотношении, мас.

Пек талловый и/или нейтрол 80
Жирные кислоты таллового масла 19
Медные производные хлорофилла 1,0
Заявляемая герметизирующая композиция изготавливается только из производных растительного сырья, не содержит минеральных масел (нефтепродуктов), не токсична и соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к системам горячего водоснабжения. В отличие от ближайшего аналога, где защита от коррозии основана на герметизации поверхности достаточно толстой пленкой каучукоподобного вещества, заявляемая композиция образует на защищаемых поверхностях тонкую мягкую пленку, формирующуюся за счет окисления ненасыщенных кислот таллового масла, которые одновременно являются эффективным ингибитором коррозии. Использование в качестве добавки к жирным кислотам таллового масла медных производных хлорофилла, которые являются эффективным ингибитором коррозии и обладают бактерицидными свойствами, повышает защитные свойства композиции. Отработанная герметизирующая композиция пригодна для вторичного использования в качестве пленкообразующего ингибирующего состава для защиты неокрашенных металлических конструкций, например трубопроводов в атмосферных условиях вместо лакокрасочных покрытий.

Используемые в композиции компоненты являются продуктами переработки и в значительной степени отходами от переработки растительного сырья, не токсичны и более дешевы, чем компоненты аналогов, включая ближайший аналог.

Талловый пек (ТУ 13-4000177-184-84) представляет собой кубовый остаток, получаемый при ректификации таллового масла и содержит, мас.

Неомыляемых веществ 30,4
Окисленных веществ 11,3
Смоляных кислот 21,3
Жирных кислот 37,3
и имеет кислотное число 40 мг КоН/г
число омыления 103 мг КоН/г
плотность 1,036 г/см³
Нейтрол (ТУ 13-0281078-54-89) представляет собой неомыляемое вещество, состоящее из алифатических спиртов типа С₂₄H₄₉OH (10% ), тритерненовых спиртов типа стерина С₂₉Н₅₀O (60%), углеводородов С₁₆-C₂₂ (10%), натриевых солей жирных кислот (15%) (стеариновая, олеиновая, абиетиновая, смоляные кислоты) и имеет плотность 0,91 0,95 г/см³.

Жирные кислоты таллового масла (ТУ 13-7308058-15-90) получают ректификацией сырого таллового масла и содержит смесь насыщенных и ненасыщенных жирных кислот С₁₂-С₂₃ (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая и др. кислоты). Медные производные хлорофилла (МХП, ТУ 15-02-009-01-91) представляют собой комплекс липидов и пигментов ламинарии, получаемый при переработке ламинарии на маннит. Содержат гетероциклы с атомами азота. Применяются в качестве биоактивного красителя, дезодоранта и антиокислителя в мыловаренной и парфюмерно-косметической промышленности.

Процесс изготовления заявляемой композиции включает в себя две стадии: 1. Приготовление ангибитора коррозии путем смешения жирных кислот таллового масла с медными производными хлорофилла в установленном соотношении при температуре 20-60^oС. При этом образуются органические соли и комплексы, проявляющие свойства эффективного ингибитора коррозии. 2. Пек талловый и/или нейтрол, которые при комнатной температуре представляют собой твердые пастообразные вещества, разогревают до температуры 50 70^oС и вливают в установленном соотношении в ингибитор коррозии при перемешивании в течении 15-30 минут.

Приготовленную описанным способом герметизирующую композицию используют, как в качестве герметика, преимущественно для герметизации деаэрированной воды в баках-аккумуляторах систем горячего водоснабжения открытого и закрытого типа, так и в качестве антикоррозионного пленкообразующего покрытия, преимущественно внутренних открывающихся при перемене уровня воды поверхностей баков-аккумуляторов. Отработанную герметизирующую композицию используют в качестве пленкообразующего ингибирующего покрытия для защиты от коррозии в атмосферных условиях неокрашенных металлических поверхностей, например трубопроводов вместо лакокрасочных покрытий.

Герметизирующая композиция была испытана в лабораторных и промышленных условиях, в частности на Южной ТЭЦ г. Санкт-Петербурга.

Примеры практического использования.

Пример 1. Композицию, полученную при смешивании 20% ингибитора коррозии 99,5% жирных кислот таллового масла и 0,5% медных производных хлорофилла и 80% таллового пека в количестве 1 тонны заливали в бак обмывки объемом 400 м³ на ТЭЦ. После заливки бак работал в штатном режиме.

Пример 2. Композицию, полученную при смешивании 20% ингибитора коррозии, 40% таллового пека, 40% нейтрола и расфасованную в бочки по 200 кг, использовали вместо герметика АГ-4 для герметизации бака аккумулятора ГВС на ТЭЦ. Объем бака составлял 20000 м³, расход герметизирующей композиции - 45 тонн (225 бочек). При заливке в частично дренированный бак-аккумулятор бочки подогревали паром. После заливки бак работал в штатном режиме.

Пример 3. Герметизирующую композицию, полученную при смешивании 20% ингибитора коррозии и 80% нейтрола, подогретую до температуры 30-40^oС, наносили кистью (валиком, распылителем) в один слой на неподготовленные неокрашенные наружные металлические поверхности трубопроводов, эксплуатирующихся в атмосферных условиях. Расход композиции составил 100-200 г/м² в зависимости от количества ржавчины на поверхности.

Пример 4. Отработанную герметизирующую композицию с составом компонентов по примеру 3 наносили на неокрашенные наружные поверхности трубопроводов при разбавлении ее отработанным минеральным маслом или краской (олифой) до 50%
Результаты лабораторных и промышленных испытаний герметизирующей композиции представлены в табл. 1 и 2.

Антикоррозионные свойства герметизирующей композиции в зависимости от соотношения компонентов.

ЖКТМ жирные кислоты таллового масла
МПХ медные производные хлорофилла
Антикоррозионные свойства герметизирующей композиции в сравнении с герметиком АГ-4 (ГОСТ 9.041-74)
Результаты исследований показывают, что талловый пек и нейтрол имеют в составе композиции практически одинаковые свойства. Они могут входить в состав композиции как по отдельности, так и вместе.

Оптимальные антикоррозионные свойства достигаются при композиционном составе, мас.

пек талловый (нейтрол) 80
ЖКТМ 19
МПХ 1,0
В табл. 3 приведены результаты испытания герметизирующих (защитных) свойств композиции.

Условия испытаний:
Температура воды 95±2^oС
Сменяемость воды 1-2 раза в сутки
Вода системы ГВС
Стальные образцы погружены в воду под слоем герметизирующей композиции. В течение 6 месяцев ежедневно и еженедельно отбирались пробы воды и спектрофотометрическим и фотометрическим способом определялось содержание в воде фенола, бензола и других ароматических углеводородов.

Результаты испытаний показывают эффективные герметизирующие (защитные) свойства герметизирующей композиции, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым в системах ГВС.

Герметизирующая композиция, характеризующая совокупность признаков формулы заявляемого технического решения на настоящее время не известна. Заявляемое техническое решение отвечает требованиям критерия "новизна".

Заявляемое техническое решение является оригинальным, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники. Отличительные признаки технического решения используются по новому назначению и в заявляемой композиции позволяют получить новый неожиданный эффект. В частности, известно применение таллового пека в герметизирующей мастике в качестве пластификатора [6] Использование его в качестве герметизирующей основы не известно. Известно также использование жирных кислот таллового масла в качестве ингибитора коррозии [4] Но их использование в заявляемой композиции позволяет получить новый эффект, применять их в качестве пленкообразующего компонента для защиты внутренних стенок баков-аккумуляторов, отказаться от специального компонента типа полиазобутилен.

Заявляемое техническое решение отвечает требованиям критерия "изобретательский уровень". Заявляемая герметизирующая композиция может изготавливаться промышленным способом с помощью стандартных технических средств из стандартных компонентов и применяться в промышленных установках, в частности в системах горячего водоснабжения ТЭЦ. Заявляемое техническое решение отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".

Использование: герметизация деаэрированной горячей воды в баках. Сущность изобретения: композиция содержит, мас.проц.: пек талловый и/или нейтрон 70-95, жирные кислоты таллового масла 5-30. Композиция может содержать медные производные хлорофила. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Герметизирующая композиция, включающая масляную основу и пленкообразующее вещество, отличающаяся тем, что в качестве масляной основы она содержит пек талловый и/или вещество нейтрол на основе тритерпеновых спиртов, а в качестве пленкообразующего жирные кислоты таллового масла при следующем соотношении компонентов, мас.

Пек талловый и/или нейтрол 70 95
Жирные кислоты таллового масла 5 30
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медные производные хлорофилла при следующем соотношении компонентов, мас.

Пек талловый и/или нейтрол 70 95
Жирные кислоты таллового масла 4,5 25
Медные производные хлорофилла 0,5 5
3. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Пек талловый и/или нейтрол 80
Жирные кислоты таллового масла 19
Медные производные хлорофилла 1н